Загрязняющие вещества, выбрасываемые
В воздух автотранспортом
Углеводороды и их производные
Существует два источника выбросов углеводородов автотранспортом:
– испарение углеводородов (и их производных, если они содержатся в бензине) при транспорте и хранении бензина, при заправке автомобилей, из топливной системы двигателей. Для дизельного топлива потери от испарения несущественны, для бензинов потери от нефтезавода до использования в двигателе достигают 2 %;
– углеводороды и их кислородопроизводные, выбрасываемые с отработавшими газами. Полное сгорание углеводородов не происходит даже при очень значительном избытке воздуха, т.к. в пристенном слое камеры сгорания температура низка и горение не идет.
Существующими методами определяются суммарно углеводороды и продукты неполного окисления (более 200 индивидуальных веществ), их токсичности сильно отличаются.
Наиболее токсичными из этих веществ являются бензол, формальдегид, ацетальдегид, полициклические ароматические углеводороды.
Алканы малотоксичны. Алкены оказывают раздражающее действие на дыхательные пути и слизистые оболочки. Диеновые углеводороды малотоксичны, но легко вступают в фотохимические реакции с озоном и диоксидом азота, что приводит к образованию смога. Значительно токсичнее арены, они угнетающе действуют на органы кроветворения (костный мозг, селезенку); бенз(a)пирен (3,4-бензпирен) является одним из самых сильных изученных канцерогенов. Альдегиды вызывают сильное раздражение слизистых оболочек глаз и дыхательных путей, могут провоцировать пневмонию и отек легких. Спирты обладают наркотическим действием, фенол раздражает кожу, угнетает дыхание. Анилин и его производные – кровяные яды, действующие на гемоглобин.
Оксид углерода
Оксид углерода в 200 раз активнее, чем кислород, взаимодействует с гемоглобином, в результате чего снижается способность крови переносить кислород. Уже при концентрации 33 мг/м 3, что ниже уровня концентраций оксида углерода во многих городах, наблюдается ухудшение физиологических функций человека. Продолжительность жизни СО в атмосфере порядка 3 лет.
Диоксид серы
Содержащаяся в топливе сера практически полностью переходит в диоксид (в триоксид окисляется 1 %). Диоксид серы вызывает спазмы дыхательных путей уже при содержании в воздухе 1,5 – 3,8 мг/м 3. Время жизни SO2 в атмосфере 4 дня.
Оксиды азота
Автомобильные двигатели выбрасывают NO, который при обычной температуре быстро окисляется кислородом воздуха до NO2. Оксид азота действует на центральную нервную систему и гемоглобин крови. Диоксид азота вызывает общую слабость, головокружение, тошноту, разрушающее действие на легкие. Взаимодействуя с кислородом воздуха и ультрафиолетовым светом, диоксид азота катализирует образование озона, реакции которого с непредельными углеводородами дают сложные продукты окисления, образующие фотохимический смог – плотный токсичный туман.
Сажа и полициклические ароматические углеводороды
Полициклические ароматические углеводороды выбрасываются двигателем вместе с сажей, на которой они адсорбируются. Такие углеводороды обладают канцерогенной активностью. Сажа содержится главным образом в отработавших газах дизелей. В бензиновых двигателях образование сажи возможно при коэффициента избытка воздуха a<1 или в результате детонации. В дизельном двигателе сажа образуется всегда и содержание ее в отработавших газах увеличивается с ростом нагрузки двигателя. Так как сажевые частицы, образующиеся в дизельном двигателе обгорают, содержание полициклических ароматических углеводородов, адсорбированных на их поверхности, много меньше, чем на саже, выбрасываемой бензиновыми двигателями. Концентрация смолообразных полициклических ароматических углеводородов на саже, выбрасываемой бензиновыми двигателями, составляет 20–30 %, на саже дизельных двигателей - 4-10 %. При снижении выбросов сажи уменьшаются выбросы бенз(a)пирена и его гомологов.
Свинец
В период применения этилированных бензинов свинец выносился отработавшими газами бензиновых двигателей в виде макрочастиц хлоридов и бромидов свинца. Около 80 % макрочастиц, содержащих свинец (содержание свинца в них на уровне 25 %), имеют диаметр менее 0,9 . 10 –4 см. Эти частицы образуют аэрозоли, переносящие свинец на 200 м и более от проезжей дороги. Свинец накапливается в костях человека, замещая кальций, и очень плохо выводится из организма, являясь постоянным источником отравления, вызывая повышенную возбудимость, раздражительность, депрессии, а у маленьких детей – умственную отсталость, хронические заболевания мозга. С открытием в 1920 году антидетонационных свойств тетраэтилсвинца он широко применялся всеми производителями бензина. Рост числа автомобилей и высокая токсичность свинца привели к осознанию необходимости запрета бензинов, содержащих свинец. С 1996 г. ни одна развитая страна не применяет этилированный бензин. В России применение этилированных бензинов запрещено сравнительно недавно – с 1.06.2003 г. Однако, осталось разрешенным применение в качестве антидетонаторов соединений марганца и железа, применение которых в развитых странах запрещено из-за отрицательного влияния на срок службы двигателя и по экологическим соображениям.
Углекислый газ
Содержание в воздухе углекислого газа не нормировано. При больших концентрациях он оказывает наркотическое действие. Наибольшую опасность он представляет тем, что способствует образованию "парникового эффекта", обусловливающего перегрев поверхности земли. Если не ограничить темп увеличения роста поступлений углекислого газа в атмосферу, можно ожидать катастроф, связанных с потеплением. Обеспокоенность данной проблемой привела к разработке и принятию в 1992 г. в Рио-де-Жанейро Международной рамочной конвенции ООН по изменению климата, цель которой – стабилизация концентрации в атмосфере углекислого газа и других газов, вызывающих парниковый эффект, на экологически приемлемых уровнях. В 1997 г. в Киото (Япония) на Конференции сторон рамочной конвенции был подписан протокол к Конвенции, установивший для промышленно развитых государств-участников четкие лимиты по сокращению выбросов CO2 относительно базового 1990 г.